Development of a new method to identify and quantify fugitive biogas leaks - Application to Biogas plants
Rapport final du projet TRACKYLEAKS - Développement d'une méthode d'identification et de quantification des émissions fugitives de biogaz - Application aux installations de méthanisation
Résumé
The French government encourages the development of biogas plants, fulfilling a dual purpose to produce renewable energy and recycle organic residues. This commitment resulted in a reassessment of the price of electricity produced from biogas plants. French government also authorized the Injection of biogas in the natural gas network in 2011. In particular, the agricultural sector is expected to benefit from a strong increase in the coming years. Indeed, a recent Energy Plan (PMAA) carried by the French government schedules a total of 1000 biogas plants in the farms in 2020 whereas only 130 units are present in 2013 . Targeted benefits of anaerobic digestion through this plan are (1) the reduction of methane emissions inherent to conventional manure management, (2) the recycling of organic waste, (3) the contribution to renewable energy (4) the substitution of mineral nitrogen by the digestate. The IPCC estimates biogas leakage between 0 and 10 % (IPCC06), and recommends a default value of 5% in the absence of specific data. According Börjesson and Berglund (2007), these leaks are normally less than 2 %, but can vary between 0.2 % and 13 %. To face this situation on the environmental issue of biogas leakage, data compatible with the life cycle assessment tools are needed, obtained through measurements aiming to identify and quantify the leaks. The ultimate challenge is to prove or move towards an environmental relevance of biogas plants currently and soon implemented in France. The French literature on the subject does not establish specific emission factors to the national context. The international literature shows a range of values which in extreme cases can compromise the environmental benefits foreseen. The proposed project aims at providing new knowledge on the detection and quantification of biogas leaks. An important part of the project will be devoted to experimental work. A validation of a novel method is expected, based on the analysis of optical flow from infrared video imaging.
Les pouvoirs publics français incitent au développement d'installations de méthanisation, répondant ainsi à un double objectif de production d'énergie renouvelable et de valorisation des résidus organiques. Cet engagement de l'Etat s'est traduit en 2011 par une réévaluation du tarif de rachat d'électricité produite à partir de biogaz et par l'autorisation d'injection du biogaz dans le réseau de gaz naturel. Le secteur agricole notamment devrait subir un fort accroissement dans les prochaines années puisque le récent Plan Energie Méthanisation Autonomie Azote (EMAA) porté par le gouvernement français ambitionne un total de 1000 unités de méthanisation à la ferme en 2020 contre un parc de 130 unités en 2012. Les avantages ciblés de la méthanisation à travers ce plan sont (i) la réduction des émissions de méthane inhérentes à la gestion conventionnelle des effluents, (ii) la valorisation matière de résidus organiques, (iii) la contribution à la production d'énergie renouvelable, (iv) le moindre recours à l'azote minéral par substitution de celui-ci par le digestat. Le GIEC estime les fuites de biogaz entre 0 et 10% (IPCC06) au niveau du digesteur, et préconise une valeur par défaut de 5% en l'absence de données spécifiques. D'après Börjesson et Berglund (2007), ces fuites sont normalement inférieures à 2%, mais peuvent varier entre 0,2% et 13%. Face à ce constat sur l'enjeu environnemental des fuites de biogaz et le besoin de données compatibles avec les outils d'évaluation environnementale, l'identification et la quantification des fuites de biogaz se révèlent être un défi majeur, dans le but de conforter la pertinence environnementale des unités de méthanisation actuellement installées et à venir en France. La bibliographie française sur le sujet ne permet pas d'établir de facteurs d'émissions caractéristiques du contexte national et la bibliographie internationale montre une amplitude de valeurs allant dans les cas extrêmes jusqu'à compromettre le bénéfice environnemental pressenti. Aussi, TrackyLeaks ambitionne un travail de recherche en connaissances nouvelles sur l'identification et la quantification des fuites de biogaz sur les sites de méthanisation. Une part importante du projet sera consacrée à des travaux expérimentaux qui permettront de valider une méthode originale d'analyse du flot optique à partir d'imagerie vidéo infrarouge.